4 Основы тяговых расчетов

4.1 Силы сопротивления движению автомобиля

При ускоренном движении автомобиля на подъем на него действую следующие силы сопротивления:

• сопротивление качению (трение качения) – Р_f;

• сопротивление движению на подъем – Р_i;

• сопротивление воздушной среды - Р_ω;

• инерционные силы самого автомобиля и вращающихся масс его механизмов - Р_j.

Р_f и Р_ω действуют на автомобиль всегда при условии его движения.

Сопротивление качению вызывается затратой энергии на деформацию шин и дороги(обжатие шин, удары о неровности покрытия, образование колеи) и определяется по формуле

Р_f = ΣG_if_i,

где G_i – нагрузка на дорогу от отдельных колес, Н;

f_i – соответствующие коэффициенты сопротивления качению.

При движении по деформирующимся грунтовым поверхностям с образованием колеи –

Р_f = ζG_i√Н/D,

Где ζ – коэффициент, зависящий от состояния грунта, равен 0,75 – 1,0;

D – диаметр колеса;

Н – глубина колеи после прохода колеса. Средняя величина коэффициента сопротивления качению –

F_ср = Σ Р_f/G_авт,

где Σ Р_f – суммарное сопротивление качению всех колес автомобиля.

Коэффициент сопротивления качению зависит от ровности покрытия, скорости и эластичности шин. При скоростях менее или равно 50 км/ч коэффициент сопротивления качению можно считать постоянным и равным 0,01. При скоростях близких к расчетным –

f_v = f_o(1 + 4,5*10^-5v²),

где f_o - коэффициент сопротивления качению при скоростях до 50 ка/ч.

Сопротивление воздушной среды вызывается лобовым сопротивлением, трением воздуха о боковую поверхность автомобиля и сопротивлением , создаваемым выступающими частями а/ля (зеркала, номерные знаки и т.д.). Суммарная сила сопротивления воздуха движению а/ля выражается формулой аэродинамики:

Р_ω =(сρωv²)/3,6²,

где с – коэффициент сопротивления среды(безразмерная величина, зависящая от формы тела, движущегося в воздухе);

ρ – плотность воздуха, равная на уровне моря 0,125 Нс²/м⁴;

ω – площадь проекции а/ля на плоскость, перпендикулярную направлению его движения («лобовая» площадь);

v – скорость движения а/ля относительно воздушной среды.

Произведение сρ при тяговых расчетах заменяют коэффициентом сопротивления воздуха К_в, определяемого экспериментально.

ω = 0,8ВН – для легковых а/лей;

ω = 0,9ВН – для грузовых, где В и Н – габаритные ширина и высота а/ля.

Сопротивление движению на подъем с уклоном i

Р_i = F/ L,

где F – работа по преодолению силы тяжести;

L – длина подъема.

F = GH.

Тогда Р_i = GH/ L = Gi.

Сопротивление инерционных сил автомобиля, возникающее при изменении его скорости, слагается из сил инерции поступательного движения и инерционных моментов вращающихся частей автомобиля. При m = G/g и скорости автомобиля v (м/с)

P_j =mdv/dt = G/g dv/dt = Gj,

где dv/dt – ускорение автомобиля;

j = 1/g dv/dt – относительное ускорение.

Наряду с инерцией поступательного движения возникает инерция вращающихся частей автомобиля. Она учитывается поправочным коэффициентом δ_вр, который определяется по примерной зависимости:

δ_вр = 1,04 + ni_к²,

где i_к – передаточное число коробки передач;

n – коэффициент, равный 0,03 ÷ 0,05 – легковые автомобили; 0,05 ÷ 0,07 – грузовые.